3月15日,由中國電工技術學會主持、寧夏超導泛半導體科技有限責任公司(簡稱:寧夏泛半導體)牽頭組織的“高溫超導磁控硅單晶生長裝備、技術及應用科技成果鑒定會”舉辦。
由中國科學院院士甘子釗領銜的專家委員會對項目進行評估,一致認為該技術填補了我國在高端硅晶體制造領域的多項空白,綜合性能達到國際領先水平。
股權穿透顯示,江西聯創超導技術有限公司(簡稱:聯創超導)是寧夏泛半導體的重要股東,聯創超導則是聯創光電(600363.SH)的參股子公司,持股比例為40%。
雙方的合作可追溯至2023年,彼時寧夏泛半導體母公司盈谷股份(830855.NQ)與聯創超導簽訂協議共同研制超導磁控硅單晶生長爐。此后,聯創超導收到來自盈谷股份百余臺超導磁控加熱爐訂單,現正處于陸續交付中。
受到應用高溫超導技術突破消息刺激,聯創光電股價接連上漲。3月17日,公司股價漲停,報收66.36元;3月18日,公司股價盤中一度漲至67元/股,再創新高。
高溫超導磁控硅單晶生長設備
“超導+光伏”降本增效
直拉法制備單晶硅是光伏制造鏈上的重要一環,原理是通過熱場加熱,將多晶硅融化成熔融狀態,并把液面溫度控制在結晶臨界點,再從液面向上提拉單晶籽晶,使溶硅順著籽晶的晶向生長出硅單晶棒。
3月14日,21世紀經濟報道記者實地探訪了寧夏泛半導體在銀川的生產制造基地。
據現場專家介紹,磁控直拉法(簡稱:MCZ)則是在傳統直拉法基礎上,外加超導磁體產生的強磁場,從而抑制晶體生產中產生的熱對流,有效提高長晶成功率,降低晶體內氧含量,提高晶體質量。
根據中金研報,高溫超導磁控硅單晶生長設備及技術可將硅棒頭尾利用率提升4%以上,生產效率提升12%以上,下游電池片轉換效率提升0.15%,未來有望提升0.5%,從而降低電池片和組件非硅成本以及BOS成本。
據了解,寧夏泛半導體的磁控直拉法目前已拉出直徑達340mm的硅棒,硅片整體生產成本下降5.2%,硅片含氧量控制在5ppma以下。
簡而言之,MCZ能夠提高晶體的完整性和均勻性,實現大尺寸單晶硅快速生長,同時減少設備體積、降低運行成本。
MCZ并非是新鮮事物,早在1980年,日本索尼公司便發表了磁場直拉法制備硅單晶的新制法。但礙于技術難度和超導材料受限,一直沒有能夠成功實現產業化。
“相較于永磁體、常規電磁鐵,超導磁體由于其低能耗、快速響應控制、磁場強度高、均勻性好等優點,被公認為適用于光伏N型及半導體硅單晶制備的最佳方案。”現場交流會上一名專家向記者表示。
除了聯創光電外,晶盛機電(300316.SZ)同樣將超導磁場技術導入光伏領域。
根據該公司披露的投資者交流記錄表,晶盛機電推出的第五代單晶爐,將大規模運用于半導體領域的超導磁場技術導入光伏領域,打開了低氧N型晶體生長的工藝窗口,實現小于5ppm的超低氧單晶硅穩定生長。
據21世紀經濟報道記者了解,高溫超導磁控直拉法是聯創光電在超導技術產業化布局的重要一環,涵蓋相關裝備、技術及應用。
2023年3月,聯創超導與盈谷股份簽訂先后簽訂了兩份協議,共同研制半導體級超導磁控硅單晶生長爐和光伏級N型硅單晶生長爐。
同年9月,聯創超導獲得了下游客戶寧夏旭櫻新能源科技有限公司首批幾十臺超導磁控加熱爐商業化訂單,現已完成交付;同年12月該客戶追加百余臺成套設備的批量化訂單。2024年1月與江蘇某頭部光伏企業簽訂高溫超導磁體訂單1 臺。
天眼查信息顯示,寧夏旭櫻新能源科技有限公司是盈谷股份全資子公司。
根據去年9月20日公告,聯創超導2024年6月完成第1臺成套設備交付驗收,技術指標及性能達到預期,已按合同約定完成收款。
相關人士介紹,目前國內存量直拉單晶硅設備已超過十萬臺,其中8英寸-12英寸的設備需求數量也為每年數萬臺。12英寸硅片需求年復合增長率約為8.4%,國產化率較低,采用超導磁體提供5000Gs穩定磁場的MCZ技術是目前國際上生產12英寸大尺寸半導體級單晶硅的最主要方法。未來隨著“單晶+大尺寸”雙重技術迭代,超導磁場單晶爐滲透率將進一步提升。
高溫超導成本性能優化
超導是指某些特定材料在低溫條件下,電阻率突然降為零的現象,超導材料能夠在電流流過時產生非常強大的磁場,因此具有重要的應用前景。
一般來說,很多材料要在零下250攝氏度以下才能實現超導,而能夠在零下233攝氏度以上實現超導狀態就算是高溫超導。
與傳統超導材料相比,高溫超導材料在相對較高的溫度下即可實現超導特性。根據聯創光電有關人士介紹,根據高溫超導材料制作大口徑傳導式磁體,工作在20-30K溫區,無需任何低溫液體冷媒,制冷成本低。
中國電工技術學會超導應用技術專業委員會主任委員、中國科學院電工研究所研究員古宏偉在接受記者采訪時表示,目前來看,高溫超導接近商業化應用,超導材料已經形成批量生產的能力,主要是超導材料還不夠穩定,應用過程中容易出問題,這是較大的瓶頸。
目前氧化物超導材料是高溫超導材料中最主要的一類,其中最具代表性的是釔鋇銅氧(YBCO)和鉍鍶鈣銅氧(BSCCO)。
古宏偉表示,“如果從本征性能來看,目前最好的高溫超導材料應該是釔鋇銅氧。釔鋇銅氧產業化進展順利,但目前還未達到最完美的階段,它的穩定性和性能還有進一步提高的可能。”
據知情人士介紹,聯創超導目前應用在磁控硅單晶生長裝備上的超導材料便是釔鋇銅氧。
需要說明的是,高溫超導材料發現時間較晚,現階段成本相對較高,成本是擺在產業化面前的攔路虎。
根據相關公告,聯創超導高溫超導磁控光伏硅單晶生長爐分為基礎版和強磁版,產品市場定價較目前常規生長爐略高,強磁版產品市場定價較基礎版高50%以上。
值得注意的是,聯創光電在超導領域的布局不僅限于高溫超導磁控硅單晶生長裝備。
截至目前,聯創超導的主要產品是基于高溫超導磁體技術的高端電工裝備,具體產品主要分三大類,即高溫超導感應加熱裝備、高溫超導磁控硅單晶生長爐及其磁體產品、緊湊型核聚變用高溫超導磁體系統及低溫系統。
除此之外,聯創光電面向緊湊型核聚變裝置應用的高溫超導磁體系統目前尚處于小試階段,主要供實驗研究和驗證使用,產業化程度較低。根據規劃,預計2026 年到2028年開始分批次交付聚變—裂變混合堆裝置所需高溫超導磁體系統及低溫系統。
“目前來看,高溫超導磁控直拉法產業化進展相對較快。另外,基于磁體的應用,如超導磁懸浮列車和科學儀器等方面的應用也具備產業化的潛力。”古宏偉談到。
(文章來源:21世紀經濟報道記者 林典馳 銀川報道)
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